薄片308)保持和组织311分离。例如，LPM可预储存于壳307中，以便它与308接触。在一些实施方案中，LPM可从位于装置别处的筒转移到壳307。液化过程通过设置磨料组件301对着片308线性运动而启动。选择片308的材料，使得它能够被磨料组件301快速磨损，使LPM和磨料组件301与组织311接触，导致组织液化。片311的非限制性实例包括纸片、橡胶片、金属箔、塑料片或任何水溶性片。在完成液化过程时，电动机304停止，并使含有组织成分的LPM转移到样品容器309。通过抽吸泵310促进收集样品。在某些实施方案中，样品可直接收集于预抽真空的容器中，避免需要抽吸泵310和容器310。
[0122]在一些实施方案中，某些装置组件设计成为一次性部件，使得在装置每次使用后，可替换这些组件，以允许消毒使用。这些组件可包括壳307、磨料组件301、样品容器309和认为保持装置无菌必需的其它流体处理装置组件。或者，在一些实施方案中，可使整个装置为一次性。
[0123]在一些实施方案中，可通过其它机制产生磨料组件301的线性摆动运动，例如，使用线性电动机、线性运动致动器、滚珠螺旋组合件、导杆组合件、起重螺杆组合件和用于将旋转运动转变成线性运动的其它装置。
[0124]在一些实施方案中，在图3a中所述的单一支架和小齿轮系统可用如图3b中示例的多个齿轮和带的排列代替。具体地讲，在齿轮321、322、323、324、325和326上安装带327 (不清楚图上的带在哪里-需要修订的附图)。磨料组件328连接到带327，并且在齿轮321由电动机304以摆动旋转运动驱动时设置成线性摆动运动。虽然齿轮321、322和326固定到装置的壳，但齿轮323、324和325安装到轴328上。轴328固定到装置的壳。在一些实施方案中，轴328具有柔性长度，使得在磨料组件328压在不平的组织表面上时，与齿轮323、324和325连接的轴328能够调节其长度，以使磨料组件328与不平组织表面的轮廓相符。另外，轴328可设计成感应和控制磨料组件328对组织表面施加的压力。在一个示例性实施方案中，轴328由通过压敏弹簧3283相互连接的轴3281和轴3282构成(图3c)。
[0125]参考图4a至4g，图4a至4g描述在本发明中公开的装置、方法和系统中使用的磨料组件的几个设计。图4a说明包含具有均匀厚度的磨料片的磨料组件。具有均匀厚度的磨料的非限制性实例包括织物、磨料晶体(例如，石英、金属、二氧化硅、碳化硅、铝粉及衍生物(如AlO2)、钻石沙、聚合海绵和天然海绵等。在一些实施方案中，可有利地设计具有不均匀磨损性的磨料组件，例如，具有磨损性空间变化的那些组件。在一个示例性实施方案中，磨料组件为盘，该盘具有从盘中心高磨损性到盘外围低磨损性变化的磨损性梯度(图4b)。在一些实施方案中，磨料组件的形状可改变成非平面几何形状。在一个示例性实施方案中，图4c显示具有光滑和圆形的面向组织的表面(高宽比-定义为高度和宽度之比-可以从10至0.1变化)的磨料组件，图4d显示圆环形磨料组件。图4e至4g显示用刷作为组织磨损装置的磨料组件的实施方案。图4e说明包含具有均匀高度和磨损性的刚毛的刷的磨料组件。在一些实施方案中，磨料组件包含具有不同高度和/或磨损性的刚毛的刷。图4f显示圆盘形刷的示例性实施方案，中心的高磨损性刚毛被盘外围的低磨损性刚毛包围。图4g显示具有不同长度的刚毛的刷的示例性实施方案，刚毛形成光滑和圆形的面向组织的表面(高宽比-定义为磨料组件的高度和宽度之比-可以从10至0.1变化)。
[0126]参考图5a至5d，这些图公开用于测量组织电导率的装置组件。虽然高能量暴露有利于使组织液化，但其使用可导致显著的不利影响，如有害的组织损伤。因此，在一些实施方案中，可能有必要结合某些装置组件，这些组件提供组织性质(例如，组织电导率)变化的临时监测(理想地，实时监测)，使得一旦达到能量暴露的安全限度，就可使装置停止。使用置于组织503上的测量电极501和置于组织503正被液化的区域附近的参比电极502，通过跨过关注的组织503施加预定的AC电压，可完成液化过程期间临时测量和监测组织的电导率。通过电流表504测量得到的跨过两个电极的电流可作为组织电导率的度量。在一些实施方案中，保持测量电极501与LPM，或者直接与组织503上正被液化的区域的电接触。在一个实施方案中，测量电极501放置为LPM壳509的内表面衬里(图5a)。在某些实施方案中，测量电极为滑动接触506，它固定到浸入LPM的电动轴510 (图5b)。电流通过滑动接触506传输到固定在装置壳上的孤立杆桩(stud) 505。在一些实施方案中，参比电极502为LPM壳509的延长，并置于组织503上正被液化的的区域的外围附近(图5a和图5b)。在一些实施方案中，参比电极为手持式圆柱形电极507，它与位于液化装置中的电导率测量组件电连接(图5c)。在一些实施方案中，参比电极为贴片电极508，它与位于液化装置中的电导率测量组件电连接(图5d)。
[0127]参考图6a至6g，这些图公开了利用基于微针的组织液化的装置的结构、组件和功能。基于微针的装置通过组织组分的机械破坏而向组织施加能量，这主要通过将微针推入组织来完成。图6a显示微针贴片601的基本设计，该微针贴片601具有许多用LPM 613预填充的微针602。可将微针贴片601插入关注的组织，这使LPM 613中的组织组分破坏和溶解。LPM 613可以稍后从贴片601吸出，用于诊断分析。
[0128]通过组织内微针的插入后运动，可施加另外的液化能量。图6b说明可固定在微针贴片601上的振动组件603，在贴片601插入组织后，可启动振动组件603，以剧烈振动组织内的微针602。振动组件603含有许多机械振动器6031和电池操作的电子电路板6032，用于提供动力并控制机械振动器以所需方向运动。在一个示例性实施方案中，机械振动器6031可以平行于和垂直于微针602的轴的方向振动。
[0129]在一些实施方案中，通过各个微针602相对于贴片601的运动,可产生微针插入后的运动。图6f公开放在贴片601顶部的电磁铁612。电磁铁612可用于产生各个微针602沿着其轴的摆动运动。这可通过在各个微针602顶部固定磁铁611，使得磁铁611响应于电磁铁612的交变极性情况(profile)引起微针602的摆动线性运动而实现。在某些实施方案中，可能需要微针的旋转运动。电磁铁6121、6122、6123和6124对称地放在贴片601周围(图6g)。连接到各个微针602顶部的磁铁611响应于电磁铁6121、6122、6123和6124的交变极性情况引起微针602的旋转运动。
[0130]在图6b_6e中，使用主动通过微针注射和抽取LPM，通过LPM在组织中的强制运动，可进一步施加另外的液化能量。在装置中放置的壳604可含有压缩空气容器605，可用此容器迫使贴片601中含有的LPM流到组织中。可用壳604中的抽吸泵604施加真空，用于从组织抽取LPM。在一些实施方案中，压缩空气容器605和抽吸泵606可交替用于从组织重复注射和抽取LPM，用于增强液化。在壳604中的电池操作的电子电路板607用于提供动力和控制压缩空气容器605和抽吸泵606。在一些实施方案中，抽吸泵606可另外连接到样品容器，以将液化组织样品从贴片601吸出并转移到样品容器。在某些实施方案中，可由安装在贴片601顶部的柔性弹性帽608 (见图6d)代替壳604。例如通过用手指推，柔性帽608可重复推入和突出，以便通过微针602重复从组织注射和抽取LPM。
[0131]微针602可用物质610涂覆，以增强组织液化(图6e)。在一些实施方案中，物质610为磨料，其可帮助增强组织成分的破坏和它们在LPM中的较快溶解。在一些实施方案中，物质610为可分裂特定组织组分(例如，具体胞外基质)的酶，用于增强组织液化。在一些实施方案中，物质610为特异性结合关注的组织分析物的分子，以增强从组织回收分析物。在一个示例性实施方案中，物质610为抗体。
[0132]参考图6，在一些实施方案中，某些装置组件可设计成为一次性，使得在装置每次使用后，可替换这些组件，以允许消毒使用。这些组件可包括微针贴片601、微针602、压缩空气容器605、抽吸泵606和认为保持装置无菌必需的其它流体处理装置组件。或者，在一些实施方案中，可使整个装置为一次性。
[0133]液化促进介质(LPM)
[0134]LPM可设计成用于以下以下四种用途的一种或多种:a)它促进组织分散成其成分，b)它作为收集液化组织成分的介质，和c)它抑制取样的成分降解，从而保持它们的化学或生物活性(例如，通过保持各种分子的结构构造，和通过保持取样的微生物繁殖的能力)，和d)保证与随后分析技术的相容性。
[0135]通常，LPM包含溶剂，如水溶液(例如，Tris-HCl、磷酸盐缓冲盐水等)或有机(“非含水”)液体(例如，DMS0、乙醇等)，溶剂可另外含有多种液化促进剂，包括但不限于表面活性剂(非离子、阴离子或阳离子)、脂肪酸、氮酮样分子、螯合剂(例如，EDTA等)、无机化合物和磨料物质。本文所用“液化促进剂”是指可促进组织样品液化和/或组织成分溶解的LPM的组分。根据组织类型和关注的分析物，LPM的成分可根据上述标准合理选择。例如，易损组织(如粘膜)可通过具有最小量或没有表面活性剂的盐水溶液液化，而角质化组织(如皮肤)需要另外的成分，如表面活性剂。
[0136]LPM中的液化促进剂可包含多种适合的组分，包括但不限于:水、tris-HCl、盐水(磷酸盐缓冲盐水(PBS)和tris-缓冲盐水(TBS))、醇(包括乙醇和异丙醇(例如，在水溶液中10-100%的浓度范围))、磨料物质(如二氧化硅、氧化铝或碳化硅的粉或衍生物)(例如，在水基溶液中0.01-99% (w/v)的浓度范围)、表面活性剂(如Brij (各种链长度，例如Brij-30)、3-(癸基二甲基铵基)丙磺酸盐(DPS)、3-(十二烷基二甲基铵基)丙磺酸盐(DDPS)、N-月桂酰基肌氨酸(NLS)、Triton X-100、十二烷基硫酸钠(SDS)和月桂基硫酸钠(SLS)、HC0-60表面活性剂、羟基聚乙氧基十二烷、月桂酰基肌氨酸、壬苯聚醇、辛苯聚醇、苯磺酸盐、Pluixmic、聚油酸酯、月桂酸钠、油酸钠、脱水山梨糖醇二月桂酸酯、脱水山梨糖醇二油酸酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇三月桂酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、Span 20>Span 40>Span 85、Synperonic NP、Tween、烧基硫酸钠和烷基卤化铵)(例如，在水基溶液中0.01-20%之间的浓度范围)、DMSO(例如，在水基溶液中0.01-20%之间的浓度范围)、脂肪酸(例如，亚油酸)(例如，在乙醇:水(50: 50)中0.1-2%之间的浓度范围)、氮酮(例如，在乙醇:水(50: 50)中0.1-10%之间的浓度范围)、聚乙二醇(例如，在水基溶液中10-50%之间的浓度范围)、组胺(例如，在水基溶液中10-100mg/ml的浓度范围)、EDTA(例如，1-1OOmM的浓度范围)和氢氧化钠(例如，1-1OOmM的浓度范围)。在一些实施方案中，LPM可含有TWEEN、CTAB、SPAN或烷基硫酸钠以外的表面活性剂。在一些实施方案中，LPM可含有阳离子表面活性剂以外的表面活性剂。在LPM包含表面活性剂时，LPM中表面活性剂的总浓度(w/v)可以为至少0.5%，至10%的范围，并且可以为例如约0.5%、约I %、约1.5%、约2%、约2.5%或约3%。
[0137]LPM可包含促进保持关注的分析物的生物活性的剂。例如，LPM可含有自由基清除剂(例如，抗氧化剂(例如，多酚、胡萝卜素、叶黄素、番茄红素、硒等)、维生素Α、维生素C、维生素Ε、α-生育酚、丁基化羟基甲苯、苯甲酸钠、甲酸钠等)；消泡剂(例如，硅酮或非硅酮抗起泡剂，例如，二甲基聚硅氧烷、烃油、低级脂肪酸甘油二酯等)；和剪切防护剂(例如，聚乙二醇、聚乙烯醇、pluronic F68等)。在分析物的上下文中使用的“生物活性”是指促进检测(例如，由特异性抗体结合的表位或对变性敏感的其它结构特征)的结构构造，并且也可包括分析物的生物活性(例如酶活性)。
[0138]特别关注的LPM为包含表面活性剂组合的那些LPM，在与本文公开的装置、方法和系统相关使用时，此组合在LPM中提供所需组织成分水平，同时提供LPM中分析物生物活性的保持，以特别提供分析物的结构构造的保持(例如，避免蛋白分析物变性)。
[0139]在LPM中使用表面活性剂的不同组合(包括非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合)，在用于本文所述装置、方法和系统后，可提供LPM中组织成分的高水平和LPM中含有的分析物的生物活性的良好保持这两者。
[0140]关注的非离子表面活性剂的非限制性实例包括Brij系列表面活性剂(例如，聚乙二醇十二烷基醚(Brij 30)、聚氧乙烯23-月桂基醚(Brij 35)、聚氧乙烯2-鲸蜡基醚(Brij 52)、聚氧乙烯10-鲸蜡基醚(Brij 56)、聚氧乙烯20-鲸蜡基醚(Brij 58)、聚氧乙烯2-硬脂基醚(Brij 72)、聚氧乙烯10-硬脂基醚(Brij 76)、聚氧乙烯20-硬脂基醚(Brij78)、聚氧乙烯2-油基醚(Brij 92)、聚氧乙烯10-油基醚(Brij 96)、聚氧乙烯100-硬脂基醚(Brij 700)、聚氧乙烯 21-硬脂基醚(Brij 721)等)；Triton X(例如，Triton X-15、Triton X-45,Triton X-100,Triton X-114,Triton X-165,Triton X-200,Triton X-207、Triton X-305、Triton X-405 等);和脱水山梨糖酉享(例如，Span-20> Span-40> Span-60>Span-65>Span-80>Span-85 等)。
[0141]关注两性离子表面活性剂的非限制性实例包括3_(癸基二甲基铵基)丙磺酸盐、3_(十二烷基二甲基铵基)丙磺酸盐、肉豆蘧基二甲基铵基丙磺酸盐、十六烷基二甲基铵基丙横酸盐、ChemBetaine C、ChemBetaine Oleyl、ChemBetaine CAS 和 3_ (3_ 胆酸胺基丙基)-二甲基铵基_1_丙磺酸盐。
[0142]关注阴离子表面活性剂的非限制性实例包括N-月桂酰基肌氨酸、椰油酰基肌氨酸钠、肉豆蘧酰基肌氨酸钠、月桂酰基肌氨酸异丙酯、棕榈酰基肌氨酸钠和月桂酰基两性二乙酸月桂酰基肌氨酸二钠。
[0143]在一些实施方案中，非离子表面活性剂与两性离子表面活性剂组合。在某些实施方案中，非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂组合。在这些实施方案中，可调节LPM中存在的非离子表面活性剂与两性离子或阴离子表面活性剂的比率，以实现所需结果。关注的非限制性比率包括25: 75非离子:两性离子表面活性剂、50: 50非离子:两性离子表面活性剂、75: 25非离子:两性离子表面活性剂、25: 75非离子:阴离子表面活性剂、50: 50非离子:阴离子表面活性剂和75: 25非离子:阴离子表面活性剂。特别关注的混合物为Brij系列表面活性剂(例如，Brij-30)和N-月桂酰基肌氨酸(NLS)的50: 50表面活性剂混合物。特别关注的另一种混合物为Brij系列表面活性剂(例如，Brij-30)和3_(癸基二甲基铵基)丙磺酸盐(DPS)的50: 50表面活性剂混合物。如以下实施例中所说明的，当在LPM中包含0.5-1% (w/v)的总表面活性剂浓度时，这些表面活性剂的组合提供高组织成分水平的溶解(通过总蛋白浓度评价)，并且提供生物活性的保持(通过ELISA技术评价)。
[0144]在一些具体情况下，例如，收集活病原体，可用不同的LPM组合物实现所需结果。用盐水和tris-HCl作为LPM提供各种各样的皮肤驻留细菌的收集，另外，这些微生物保持有效体外繁殖和生长。在一些实施方案中，LPM可含有富集肉汤培养基，以支持取样的微生物的生长。一些厌氧细菌对氧气氛敏感。因此，用于收集厌氧细菌的LPM可含有氮和氢气氛。在阅读本公开后，可以容易地生产具有不同组分的LPM组合物用于具体应用对于普通技术人员是显而易见的。
[0145]LPM也可包括关注的分析物的稳定剂，例如蛋白酶抑制剂、RNA酶抑制剂和DNA酶抑制剂，这些稳定剂可以最小量或没有可检测的降解或生物活性损失提供分析物的收集和至少临时储存。其它示例性液化促进剂描述于美国专利N0.5，947，921，所述专利通过引用整体并入本文。例如，液化促进剂可包括表面活性剂、磨料颗粒和生物分子稳定剂。
[0146]在一个示例性实施方案中，LPM由无菌PBS中NLS和Brij-30的I % w/v混合物的溶液组成。在另一个示例性实施方案中，LPM由无菌PBS中DPS和Brij-30的0.5% w/v混合物的溶液组成。在某些实施方案中，具体地讲，在分析物为一种或多种蛋白时，LPM含有1-10% v/v蛋白酶抑制剂混合液(例如，目录编号:P8340,由Sigma-Aldrich, St.Louis,MO提供)。在某些实施方案中，LPM为盐水溶液。在某些实施方案中，LPM为tris-HCl溶液。
[0147]LPM也可包含定义为“灵敏性增强剂”的剂，其用于稳定液化组织分析物，并且就提高诊断分析试验的灵敏性和特异性而言促进它们的分析。灵敏性增强剂被认为是实现这些目标所必需的，灵敏性增强剂可在组织液化过程之前、期间或之后，或者在诊断分析之前或期间加入LPM。例如，灵敏性增强剂可预先储存于容器中，然后可将液化组织样品混合。
[0148]在典型实施方案中，灵敏性增强剂由与LPM的具体组分(如上所述)协同作用的物质配制，以提高关注的分析物的检测灵敏性和特异性。在一个示例性实施方案中，灵敏性增强剂由防止组织样品中存在的蛋白分析物和各种诊断试验基质非特异性结合，导致它们的灵敏性和特异性检测的物质配制。在一些实施方案中，将灵敏性增强剂配置成通过使分子(如蛋白酶、RNA酶和DNA酶)失活而稳定关注的分析物。在一些具体情况下，灵敏性增强剂可由使蛋白酶活化以防止某些关注的分析物与液化样品中存在的蛋白非特异性结合的物质配制。在一些实施方案中，用灵敏性增强剂调节液化样品的生理状态(例如，pH)，以促进关注的分析物的下游分析。
[0149]在一些实施方案中，灵敏性增强剂可包含溶剂，如水溶液(例如，磷酸盐缓冲盐水、tris-缓冲盐水等)或有机液体(“非含水”)液体(例如，DMS0、乙醇、苯酚等)，溶剂可另外含有但不限于阻断试剂(例如，Tween 20> Triton X-100、牛血清白蛋白、无脂奶粉、酪蛋白、酪蛋白酸盐、鱼胶、超声处理的-鲸腊(sperm)-核酸等)、稳定剂(如蛋白酶、蛋白酶抑制剂、RNA酶抑制剂和DNA酶抑制剂)、肉汤培养基。根据组织类型和关注的分析物，灵敏性增强剂的组分可合理选择。在一个示例性实施方案中，为了检测液化角化组织(如，皮肤)中的核酸，灵敏性增强剂包含10mM NaClUOmM Tris Cl (pH 8)、25mM EDTA (pH 8)、0.5% SDS和0.lmg/ml蛋白酶K。在此，蛋白酶K不仅可促进皮肤液化，而且可通过使样品中作为组织分析物存在的DNA酶和RNA酶分解而稳定核酸。
[0150]在包括通过免疫试验检测分析物的一些实施方案中，灵敏性增强剂可包含多种适合的组分，包括但不限于:溶剂(例如，水、缓冲溶液(例如，磷酸盐缓冲盐水、tris-HCl、tris-缓冲盐水等)等)、稳定剂(如蛋白酶抑制剂)和阻断试剂(例如,Tween 20、TritonX-100、牛血清白蛋白(例如，1-5%的浓度范围)、无脂奶粉(例如，0.1-0.5%的浓度范围)、酪蛋白或酪蛋白酸盐(例如，1-5 %的浓度范围)、鱼胶(例如，1-5 %的浓度范围))。在一个示例性实施方案中，用于免疫试验的灵敏性增